OCr17Ni4Cu4Nb沉淀硬化钢的性能与应用.pdf

?年?月航天工艺第?阴?沉淀硬化钢的性能与应用罗尊提要?相当美 国?一?马氏体沉淀 硬化型不锈钢兼具优良的耐蚀 性能和机械性能?易成 型铸造、易热压加工、热处理工艺 简单、可焊接、可切削、国外应 用广泛而国内尚少。本文概介我厂从?年代中期开始研究应用以来关于化学成份、金相热处 理组织耐 蚀性能、力学性能以及精密铸造 和热处理工艺 的主要经验、特点和体会。一、前言我厂一些高精 密机械零 件 要求高强度和足够韧性、耐蚀性。奥氏休型 不锈钢耐蚀,但 强度很低。中炭以 上马 氏体不锈钢可具高硬度或强度,但 性脆,耐蚀性也欠佳。已往的 权宜之计是采用例如?、?等低合金高强钢经电镀?例如镀锅,提高耐蚀性。然而高强钢电镀过 程存在致命的氢脆麻烦?镀层也 可能剥落,既影响装配精度,又失去防锈能力。有一些细小、深孔零件,镀复也很 困难。因此早在?年我们就 寻求一种不需 电镀而 能满足这 种设计使用要求的新钢号,当时选定美国?一?。首先,自行熔铸、锻造和热处理试验,加 工所需零件,进 行产品装配和 工作寿命试验,获得 了予期的满意结果。随后,一方面在本厂试行精密铸造零件,另 一方面试用上海钢研所正在研制的压 延材料加工?。多年以来不断探索掌握它的特性和应用,已经陆续用于产品将近百 种零件。虽然国外资料对此钢号有不 少介绍,但我们的应用与之有不 少差异。虽然我国已将此钢号定名为?、订人国标?热轧和锻制条钢?一?铸件?一?,但 是它的优异性能和 实用价值尚未引起普遍 的重视,依然研究不多、应用有限。因此结合我们的研究应用情况,择要概介,略谈体会,希望引起广泛兴趣,有利于加逮它的推广应用和深人研究。?、回收的?分子量?,含量?沸点?士?、不纯物最高含量?不挥发物?,水分?,游离氯 合格,游离酸?,二硫化碳合格,碘试验 合格,氯化物?,硫酸试验合格,醛。?,三氯甲烷?。?鉴于上述几种主要测定指标,完全能达到清洗仪表的要求。综合各种研究数据可绘制?一?固溶处理后随时效温度增高的组织变化,如图?。据图?可粗略推测,?一?沉淀硬化区间约从?到?杯四、耐蚀性能?一?抗大气和酸的化学能力一般地胜过马氏体不锈钢、略优于奥氏体不锈钢?。我厂精密铸造?接头零件在氢氟酸酸洗时生锈,改用?一?后得到解决,也 表明?一?具有较好的抗氢氟酸能力。?年 用自炼、自锻?一?钢试样和数种结构钢镀铬试样对比试验,?一?的晚?织组?叩?。?的?一?。加热温度“?图?时效组织耐湿热和耐盐雾性能均优于镀铬层。?年专题进行?一?表面氮化与否,以及氮化层磨削与 否的耐蚀性对比试 验,同时对比?。数据列人表?,表明?一?加工表面?甲?一?的耐湿热和 盐雾性能均大 大 优于未磨削的氮化表面。对于磨削至甲?的氮化表面,耐 湿 热性有所改善,但仍 然远不及未氮化表面,同 时耐盐雾性能反而更加差得 多 了。至于 和?相比?均 系未氮化的加工表面?两种耐性约略相同。综上所述,?一?的耐蚀性能约 略 等同于耐蚀性能良好的铬镍奥氏体不锈钢。?了?耐湿热和耐盐雾试验表?一?注?耐湿热试验设 备?型湿热试验箱。条件?温度?”?,湿度?,工 作?小时停?小 时,连 续七天。耐盐雾试验设 备?型盐雾箱。条件?温度?,盐 水浓?,盐雾沉降?毫升?公分小时,工作?小时停?小时,连续七天。?五、力学性能试验绘制?了一?固溶处理 后的时效硬 化曲 线如图?。?一撕上?一?在宽翩洲娅眺围内应用。例如美国波音飞机公 司规 范?就 使用五个强度级别,从最 低的?一?到最高的?凌?一?表?。?一?强度级别?表?时效?温度?。?时间?小时?二?争羲?。一。?别故加朋?图?、?。温度?一?时效硬化曲线?一?。一?规定了六个级别。除 一种固溶 处理态外,晨 低级 别?姿?最高级 别?。试验得知,此钢经?“?和?两次 时效处理可使?。我厂的应用分为两 级?和HRC4o一45。即 使硬度很高,仍能保证断 面收缩率达到 l 0一5 0%以上的塑 性。酬生也是好的:热轨作材按1040。480OC处 理得到a。1 3 6一z45K g加二时,以k在7.5一zO.oK g一M/C mZ之 l!,依然达到GB 122。一7 5规定 下限强度仅为11OK g/m m的IC r17N边马 氏 体回火钢的指 标(。K妻SK g/C m)。因此,仅仅简单地改变时效规范 就 可使17一4PH获得多种高强度李级、刚寸 具有良好的塑性和 毋胜。这可带来简化材料品 种和工 艺过程的生产效益。六、熔模精密铸造我厂 从1976年开始17一4 PH的忿模精密铸造,.兰要用于 小塑零件。早期数据曾供作制 汀国标G B 2100一80的参考依据。熔炼 在感应电炉中进 行,造碱 性适、用矽 跌粉扩 故脱氧、用砂 钙终脱氧、出钢前加泥佚,出炉温度为1620士 1 0“C。熔模壳 型的面层涂料要采用硅酸乙醋作粘结剂(不宜用水玻璃)。脱模检查外观、淬火加热1050土l oOC、时效处理45 0一59。“C。虽然铸件术 经均匀化 处一哩而直接固溶时效(资料1介绍要均匀化),其机械 性能总是满足GB 21。一8 0的技 术 条 件。当然,我们的铸件壁厚较小,如系厚壁铸件、均匀化应是必要 的。在铸造某些零件时、迁到两种障碍、即热处理变形问 题和毛坏面耐 蚀性 不足 问题。为解决热处理变形间题,研究 制订了一种铸后不经固溶而直接时效的热 处理工 艺。一冷第二级1000IOSOOC。按壁厚每毫米保温0.5分钟。然 后水中冷却。淬火硬度约为H RC3 0 35。固溶 处理 后喷砂清理表面。时效处理规范分类对待。工类、1 1 1类工艺 按 加热6 0。一6 500C,保 温2一3小时,HRC3 238。f l类工艺按加热480“C保温24小时,HRC4o一45。时效处理后可用10%硝酸 和2%氢氟酸溶液于4 4一 4 6OC下浸数分铸纯 化、消除氧化色。八小结1 7一4PH具有以下几种主要特点:1.作为一个不锈钢种,它的耐湿热、耐盐雾 和耐酸性能均约略相当于耐蚀性 能良好的以IC r1 8N i gT i为代表的铬镍奥氏体不锈钢。2.在具有良好耐蚀性能的同时,兼具高强度和足 够的韧性。而热处 理工艺简单,仅 仅改变时效规范就可 获得多种高强度级别、和良好的综合机械性能。适度时效时硬度仅次于几种中炭以上马 氏体不锈钢,强度为其它一般不锈钢号 的2一3倍。3.铸造性能好,适于精铸高强、耐蚀、薄壁复杂零件。高温固溶淬火损伤精度的 问题已可采用所研究制订的铸态直接 时效工艺解决。毛坏面耐蚀性欠佳问题可采用研究所制订的电解抛光工艺改善。4.供货压延材料规格不适用时,易于自行改锻。5.在适 当热处理态易于切削加工。因而它是一种可贵的值 得 继续 研究和扫“大应用的高强耐蚀结构钢种。参考资料1宇航结构 金属 手册铁墓高温合金,不锈钢部 分美、中译术、1973年版(上接59页)渗碳能力不 够时,也不渗碳。以热 分解气体的分析结 果作判断,估 计会比实际的气 氛 低,从7 5%HZ和2 5%CH按C o ri l is图可以求出气氛的渗碳 能力。考 虑蒸气膜存在于80 0“C以 上,对高速工 具钢也 适用。但Cori o l is图的应用,只限于气相与 固相 平衡的情况之下。C al l in等 根据这个理论解释,在渗碳 初期,气体 向钢材表 面移动 和钢材表 面的 气体分解使表 面碳量增加的全 过程。而在 冷 却过程中的渗碳,是由于钢材表面接触的淬火 油蒸气膜为分解物所 致。四结束语本 文以真空 热处理的钢材的光充 性为 主题。特别是气冷与 油淬搭配的冷却法,已经用在_防止淬裂等方面,并且对防止冷却过程中的污染也是非常有效。真空热 处理有变形量小和提高使用寿命等特点。为最大限度地 利用,有待从各方面进行研究。